片上互連網(wǎng)絡(luò)：多核/眾核處理器關(guān)鍵技術(shù)

目 錄
第1章 導(dǎo)論 1
1.1 多核時代的出現(xiàn) 1
1.2 片上網(wǎng)絡(luò)和片外網(wǎng)絡(luò)的比較 3
1.3 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)：快速入門 4
1.3.1 片上網(wǎng)絡(luò)的演變 4
1.3.2 片上網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)建模塊 6
1.3.3 性能和成本 7
第2章 片上網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)架構(gòu)接口 9
2.1 CMP系統(tǒng)中的共享存儲網(wǎng)絡(luò) 10
2.1.1 緩存一致性協(xié)議對網(wǎng)絡(luò)性能的影響 12
2.1.2 緩存一致性協(xié)議對片上網(wǎng)絡(luò)的要求 15
2.1.3 協(xié)議級死鎖 16
2.1.4 多級緩存實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)性能的影響 17
2.1.5 目錄基節(jié)點和內(nèi)存控制器的設(shè)計策略 22
2.1.6 未命中/事務(wù)狀態(tài)保持寄存器 24
2.1.7 前沿技術(shù)概述 27
2.2 消息傳遞機制 28
2.3 片上網(wǎng)絡(luò)接口標(biāo)準(zhǔn) 30
2.4 總結(jié) 33
第3章 拓撲 34
3.1 指標(biāo) 34
3.1.1 與網(wǎng)絡(luò)流量無關(guān)的指標(biāo) 35
3.1.2 與網(wǎng)絡(luò)流量相關(guān)的指標(biāo) 36
3.2 直連拓撲：ring、mesh和torus 40
3.3 非直連拓撲：交叉開關(guān)、蝶形網(wǎng)絡(luò)、clos網(wǎng)絡(luò)和fat tree網(wǎng)絡(luò) 42
3.4 不規(guī)則拓撲 48
3.4.1 分解法與合并法 50
3.4.2 拓撲綜合算法示例 51
3.5 層級拓撲 52
3.6 實現(xiàn) 53
3.6.1 布局布線 53
3.6.2 抽象度量指標(biāo)的含義 55
3.7 前沿技術(shù)概述 57
第4章 路由 59
4.1 路由算法的類型 59
4.2 避免死鎖 61
4.3 確定性維序路由 62
4.4 無關(guān)路由 63
4.5 自適應(yīng)路由 65
4.5.1 自適應(yīng)路由概述 65
4.5.2 自適應(yīng)轉(zhuǎn)向模型路由 67
4.6 多播路由 71
4.7 不規(guī)則拓撲中的路由 72
4.8 實現(xiàn) 73
4.8.1 源路由實現(xiàn) 74
4.8.2 基于節(jié)點查找表的路由實現(xiàn) 75
4.8.3 組合電路實現(xiàn) 77
4.8.4 自適應(yīng)路由實現(xiàn) 78
4.9 前沿技術(shù)概述 79
第5章 流控制 81
5.1 消息、數(shù)據(jù)包、flit和phit 81
5.2 基于消息的流控制 83
5.3 基于數(shù)據(jù)包的流控制 85
5.3.1 存儲轉(zhuǎn)發(fā)流控制 86
5.3.2 虛擬直通流控制 87
5.4 基于flit的流控制 88
5.5 虛擬通道流控制 90
5.6 無死鎖流控制 94
5.6.1 時間線和虛擬通道劃分 94
5.6.2 逃生虛擬通道 96
5.6.3 氣泡流控制 97
5.7 緩沖區(qū)反壓 98
5.7.1 基于credit的緩沖區(qū)反壓機制 99
5.7.2 基于開啟/關(guān)閉信號的緩沖區(qū)反壓機制 99
5.8 流控制協(xié)議的實現(xiàn) 100
5.8.1 緩沖區(qū)大小與周轉(zhuǎn)時間 100
5.8.2 反向信號線 103
5.9 特定應(yīng)用的片上網(wǎng)絡(luò)流控制 104
5.10 前沿技術(shù)概述 105
第6章 路由器微體系結(jié)構(gòu) 107
6.1 虛擬通道路由器微體系結(jié)構(gòu) 107
6.2 緩沖區(qū)和虛擬通道 109
6.2.1 緩沖區(qū)的組織方式 109
6.2.2 輸入虛擬通道狀態(tài) 112
6.3 開關(guān)設(shè)計 113
6.3.1 交叉開關(guān)設(shè)計 113
6.3.2 交叉開關(guān)加速 115
6.3.3 交叉開關(guān)切分 117
6.4 分配器和仲裁器 118
6.4.1 round-robin 仲裁器 119
6.4.2 矩陣仲裁器 121
6.4.3 分離式分配器 122
6.4.4 波前分配器 124
6.4.5 分配器的組織方式 130
6.5 流水線 131
6.5.1 流水線的實現(xiàn) 133
6.5.2 流水線的優(yōu)化 136
6.6 低功耗微體系結(jié)構(gòu) 143
6.6.1 動態(tài)功耗 144
6.6.2 漏電功耗 145
6.7 物理電路實現(xiàn) 147
6.7.1 路由器布局規(guī)劃 147
6.7.2 緩沖區(qū)電路實現(xiàn) 149
6.8 前沿技術(shù)概述 149
第7章 建模和評估 153
7.1 評價指標(biāo) 153
7.1.1 分析模型 153
7.1.2 理想的互連結(jié)構(gòu) 156
7.1.3 網(wǎng)絡(luò)延遲?吞吐量?能耗曲線 157
7.2 片上網(wǎng)絡(luò)建模的基礎(chǔ)架構(gòu) 160
7.2.1 RTL和軟件模型 160
7.2.2 功耗和面積模型 161
7.3 網(wǎng)絡(luò)流量 162
7.3.1 消息類、虛擬網(wǎng)絡(luò)、消息長度和順序 162
7.3.2 應(yīng)用程序的網(wǎng)絡(luò)流量 163
7.3.3 合成網(wǎng)絡(luò)流量 165
7.4 調(diào)試方法 166
7.5 片上網(wǎng)絡(luò)生成器 167
7.6 前沿技術(shù)概述 169
第8章 案例分析 171
8.1 MIT Eyeriss（2016） 172
8.2 Princeton Piton（2015） 175
8.3 Intel Xeon Phi（2015） 177
8.4 D E Shaw研究的Anton 2（2014） 181
8.5 MIT SCORPIO（2014） 182
8.6 Oracle Sparc T5（2013） 185
8.7 密歇根大學(xué)的 Swizzle Switch（2012） 186
8.8 MIT Broadcast NoC（2012） 187
8.9 Georgia Tech 3D-MAPS（2012） 189
8.10 KAIST Multicast-NoC（2010） 190
8.11 Intel Single-chip Cloud（2009） 191
8.12 UC Davis AsAP（2009） 193
8.13 Tilera TILEPro64（2008） 195
8.14 ST MicroElectronics STNoC（2008） 198
8.15 Intel TeraFLOPS（2007） 201
8.16 IBM Cell（2005） 204
8.17 小結(jié) 205
第9章 結(jié)論 207
9.1 超越傳統(tǒng)的互連 207
9.2 彈性的片上網(wǎng)絡(luò) 210
9.3 作為FPGA內(nèi)部互連的NoC 211
9.4 多加速器的異構(gòu)SoC中的NoC 212
9.5 片上網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)會議 213
9.6 文獻說明 213
參考文獻 214